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最終更新日:2021/03/30  

FE12401   物理化学I

3.0 単位, 2 年次, 通年金2
齋藤 一弥

授業概要

物理化学的視点と考え方の習得を目標に,マクロな物質系におけるエネルギー移動,そのミクロな原子・分子の運動に基づく理解について学ぶ。

備考

「化学3」を履修していることが望ましい。2017年度以前に「物理化学I(FE12401)」を履修済みの者は履修できない。2019年度以前に物理化学1A(FE12331)または1B(FE12341)を履修済みの者は履修できない。
その他の実施形態

授業方法

講義

学位プログラム・コンピテンスとの関係

「1.基礎化学の知識と理解力」「3.熱力学・統計力学分野の知識と理解力、応用力」に関連する

授業の到達目標(学修成果)

物理化学的視点と考え方を学び,マクロな物質系におけるエネルギー移動を記述する熱力学の習得,および熱力学の化学への応用(相平衡,混合気体と溶液の性質,化学平衡など)を理解し,説明できるようになる

キーワード

熱力学, 気体の性質, 熱力学第一法則, 熱力学第二法則, 熱力学第三法則, エネルギー, エンタルピー, エントロピー, ギブズエネルギー, フガシティー, 相平衡, ギブズの相律, 相転移, 部分モル量, 化学ポテンシャル, 化学平衡, ラウールの法則, ヘンリーの法則, 理想溶液, 正則溶液, 相図, 活量, 平衡定数, 電極電位

授業計画

以下の様に,教科書のアトキンスの物理化学・第10版(Atkins, Paula, 2017年,東京化学同人)の上巻の1章から6章の範囲の内容の講義を行う.

第1回 ガイダンス,基本事項(バルクの性質)
第2回 ボルツマン分布
第3回 完全気体,気体の運動論モデル
第4回 実在気体
第5回 熱力学第一法則,内部エネルギーの導入
第6回 エンタルピー
第7回 熱化学
第8回 状態関数と完全微分,断熱変化
第9回 熱力学第二法則,エントロピーの導入
第10回 カルノーサイクル,クラウジウスの不等式
第11回 エントロピーの測定,熱力学第三法則
第12回 ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギーの導入,自発性の基準
第13回 最大仕事
第14回 熱力学基本式,マクスウェルの関係式
第15回 ギブズエネルギーの性質,ギブズ−ヘルムホルツの式,フガシティー
第16回 相の定義,ギブズの相律
第17回 相転移の熱力学的側面
第18回 部分モル量の導入
第19回 化学ポテンシャルの導入,ギブズーデュエムの式
第20回 混合の熱力学
第21回 液体の化学ポテンシャル,ラウールの法則,ヘンリーの法則
第22回 溶液の性質
第23回 相図の基礎
第24回 2成分系の相図,3成分系の相図
第25回 活量
第26回 イオンの活量,デバイーヒュッケル則
第27回 平衡定数
第28回 反応条件と化学平衡
第29回 電気化学セル
第30回 電極電位

履修条件

化学I,化学IIIを履修していることが望ましい.

成績評価方法

試験により評価

学修時間の割り当て及び授業外における学修方法

指定の教科書を読み,予習をすること.講義後,復習をし,すくなくとも指定する課題を必ず解いて理解を深める.

教材・参考文献・配付資料等

アトキンスの物理化学・第10版(Atkins, Paula, 2017年,東京化学同人)の上巻を使用

オフィスアワー等(連絡先含む)

オフィスアワーは特に定めないが、事前連絡をしてから訪問すること.

その他(受講生にのぞむことや受講上の注意点等)

熱力学の習得は一朝一夕では困難であり,地道な努力を行ってください.

他の授業科目との関連

ティーチングフェロー(TF)・ティーチングアシスタント(TA)